叢佃偉

信息工程大學(xué)導(dǎo)航與空天目標(biāo)工程學(xué)院，河南 鄭州450001

定位性能是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)和核心，對定位性能的測試與評估貫穿于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、部署、運(yùn)行和擴(kuò)展等各個階段，由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備高動態(tài)條件下的高定位精度和高更新率，因此高動態(tài)條件下衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能檢定工作是國際上研究的難點(diǎn)，目前尚未建立獨(dú)立于衛(wèi)星測量手段的高動態(tài)定位性能檢定系統(tǒng)?；诖?，本文圍繞動態(tài)條件下多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合定位精度影響因素及關(guān)鍵技術(shù)展開了分析和研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)有：

（1）設(shè)計(jì)了獨(dú)立于衛(wèi)星測量手段的北斗動態(tài)定位性能檢定系統(tǒng)建立方案，從動態(tài)定位檢定系統(tǒng)允許事后數(shù)據(jù)處理及提高組合定位性能的角度出發(fā)，提出了區(qū)別于組合導(dǎo)航濾波算法的多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合測量方法，將多節(jié)點(diǎn)攝影信息應(yīng)用到捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型，利用最小二乘最優(yōu)估計(jì)算法統(tǒng)一解算慣導(dǎo)誤差參數(shù)，使動態(tài)定位檢定系統(tǒng)在檢定節(jié)點(diǎn)間內(nèi)能輸出均勻的高定位精度和高更新率數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)的動態(tài)定位檢定系統(tǒng)水平定位不確定度優(yōu)于0．68 m、垂直方向定位不確定度優(yōu)于1 m。

（2）在分析捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程的基礎(chǔ)上，采用差分代替微分的數(shù)值計(jì)算方法構(gòu)建了運(yùn)動條件下初始誤差與各時(shí)刻誤差間的誤差傳播關(guān)系，建立了動態(tài)條件下捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型。模擬實(shí)際動態(tài)定位性能檢定環(huán)境，對攝影測量交會定位精度、載體運(yùn)動速度、不同精度慣性器件等對多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合測量方法性能的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析，完成了攝影節(jié)點(diǎn)數(shù)量和分布方案設(shè)計(jì)。利用陀螺漂移為0．02（°／h）級別的捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行了多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)半物理仿真試驗(yàn)和車載試驗(yàn)，驗(yàn)證了動態(tài)條件下捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差傳播模型和多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合測量理論的正確性。

（3）研究了高動態(tài)條件下授時(shí)接收機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)、攝影拍照時(shí)刻、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)、待檢測接收機(jī)之間的時(shí)間同步技術(shù)。受限于攝影相機(jī)從控制指令觸發(fā)到機(jī)械快門打開時(shí)間延遲的不穩(wěn)定性，對基于液晶快門實(shí)現(xiàn)攝影測量時(shí)刻精確記錄的方法進(jìn)行了分析，提出采用光敏感器記錄高速閃光時(shí)刻實(shí)現(xiàn)了攝影測量時(shí)刻的精確記錄。

（4）對高動態(tài)條件下面向動態(tài)定位性能檢定的攝影測量關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，解決了哈蘇H4D－60相機(jī)高精度標(biāo)校和標(biāo)志中心對應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)的高精度量測問題。提出了相機(jī)投影中心位置精確測定及不依賴編碼標(biāo)志的兩步法攝影物點(diǎn)、像點(diǎn)自動匹配方法。設(shè)計(jì)了機(jī)載高動態(tài)攝影測量系統(tǒng)主要工作流程，在縮小比例測試場內(nèi)完成了靜態(tài)攝影測量交會性能試驗(yàn)，推估在動態(tài)定位檢定環(huán)境下（200 m航高），攝影測量交會方法能夠?yàn)榻萋?lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供優(yōu)于0．5 m（三方向）的位置傳遞精度。

（5）多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合測量方法能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度的測速功能，根據(jù)仿真試驗(yàn)、半物理仿真試驗(yàn)和車載試驗(yàn)，在動態(tài)定位檢定條件下，多節(jié)點(diǎn)攝影／慣導(dǎo)組合測量方法能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)于0．67 m／s的測速精度，能夠滿足北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測速精度需求。設(shè)計(jì)了動態(tài)定位檢定系統(tǒng)定位性能驗(yàn)證方案，本文方案還適用于對其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或其他動態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行動態(tài)定位性能檢定工作。